岩崎, 錦

田中, 道一

Osaka City University Repository

大阪市立大学生活科学部紀要・ 第33巻(1985)
- 27-
くり返 し引張り 曲げ応力を受ける縫糸の疲労
岩崎 錦 ・田中道一
The Fatigue of Sewing Thread by Tensile and Bending Stress 
KJN IWASAKI and MICHlKAZU TANAKA 
はじ め に
各種の製品は，その製造工程中や使用中IC. ~I~長り.
lilけ，圧縮，ねじりなど種々の応力を受けて疲労する。
→納な疲労現象については，従来から研究が進められ，
Welbuliiよる疲労試験と試験材料の破法制 1同とづ
く疲労現象の分析や，川田らによる金属疲労IC関する成
むなどもみられる。
糸の'JI帰りによる疲労挙動明してはF.Frankらあ
報告がある。また最近では.R. S. Chauhanらふ単織
維の屈曲疲労について，さらにI 日.Clarkdふ2制
凶転作川による繊維の疲労について研究を行っている。
乙れらは，すべて単一応力による疲労に関するものであ
る。
しかし縫糸は.f<~1il.をはじめ多くの製品を傍成する素
材として，縫~q lあるいは縫製品となって使用されてい
るr'u1lC.彼合した極々の応力をくり返し受けて疲労する
ζとが多い。
乙のような彼合応力が疲労IC及ぼす影響を知るため.
乙乙では.各種の縫糸lζ くり返し号|張り岨げの復合応力
を与え，その疲労挙動の測定.解析を行った。すなわち
縫糸の佐代応力による倣峨現象r<:Weibullの確率論のi趨
ITJを試み，それぞれの疲労特性を求め.検討を行った。
試 料
用いた試料糸はぷlのとおりである。綿縫糸は紡縦糸.
紛，ポリエステル，ナイロン各縫糸はフィ ラメント糸で
ある。
実験および解析方法
くり返し ~I張り曲け'応力を加えるための装白として，
ショッバー型耐援試験機を用いた。図 lにその応力が作
用する部分の詳細を示す。
表 1 試 料
Sample 
Thread Twis仁/ln Twist 
count sense 
Cotton 書30 12.0 z 
Cotton 書60 21. 6 z 
Silk # 50 15.0 z 
Polyester # 50 15.0 z 
Nylon 非60 14.5 z 
一一『再?
と宅l'f3
2~~色
劾1院
¥ 
G_ 5 :l -."1 
露盃
S. G I ~，
Q. 
図1 耐操試験機の引張り曲け'作動部分
試料糸 (Y)は.弾性ノてネ (S，. S2) I<:ili結され
たクランプ (G，• G2) Iζとり付けられ，コーナー
ロー ラ (W)とクロス プレー卜 (Q)とのIl日でくりi返
し引必り曲け応力が与えられる。成形の先端をもっクロ
ス プレートは，クランクの回転により20mmのストロー
クで水平運動をする。試料糸は.ζれにぜi交するク ロス
プレートの移動Kよる幽げおよび引張り作用を受け.
さらにクランフ IC連結されたパネ (S) の低抗による，~I 
r;&り街垂 CP)をも受ける。
プレートの移動による(パネの伸長か始まる以前の)
???、
- 28ー
a、L_
図2 プレートの遂動により伸長屈曲された試料系
試料糸の最大伸長率 (εkは図2のとおりであり， (1)式
より算出できる内
一〔2{R一(e-d)l2}十u-flt? ×100(勿)…・…ー (1) 
乙、』ζ. 2 R:クロスプレートのストローク (20.0mm). 
e .クロスプレート闘の距縫 C3.0mm). u クランプ
問のE臨匝 (98.0mm)， d :試料糸の直径. f:糸の試長
ついで，パネの効果が加わる場合のパネの伸びと荷重
との関係は，図31ζ示すとおりである。
乙のように，くり返し引張り曲げ複合応力を受けた試
料糸か切断するまでの時胡，または原曲回数を測定する。
各試料について.段大釜み(伸度.ε)を3段階11:変化
させ，各条件において50本づつの測定を行なう。
乙れらにweibul分布の埋論の適用を試み.時事析を行
なう。 weib凶
l-F{ZI--t zi工 (2)
両辺の対教を2度とると，
fnfn (一 1一一)=mfn(t-r)-fn to 
I-F(x) 
乙、 lζ tは試料糸の彼壊時間(糸が切断するまでの屈
曲回数)， F(x) は分布関数で tまでに疲労敏駿す
る試料糸の割合.toは寿命(尺度のパラメータ). rは
殺少疲労寿命(位l宣のパラメータ) • mはバラ ツキ(形
のパラメータ)である。
したがって，ゐt対fnfn {IOO/(IOO-F(xl}を
プロットすれば， 乙れより分布のバラツキm 寿命to
(特性寿命ηおよび平均寿命μ として表わす)が各試料
の疲労特性値として求められる。
結果および考察
くり返し復合応力を受けた試料糸が切断するまでの屈
曲回数を測定し，得られたヒストグラムは図4のとおり
である。図4(a)， (b)は，それぞれ綿糸およびナイロン糸の
被服学
1000 
0' 900 
?????
??
???
700 
ダ3岳
。 2 5 
El ongat iOIl (10m) 
図3 クランプの変位にともなうパネの荷重
例である。試料糸IL加えられる伸び (歪)が大であるほ
ど，その形はポアソン分布K近く，伸びが小さくなるに
ともない分布の範l1sが広がる。絹糸およびポリエステル
糸にも問機の傾向がみられた。 ζれらは，いずれも正規
分布として鍛えない乙とが認められた。
図4のヒス トグラムの形は， weibull分布K適合する
ものと考え，乙れにもとつ'いて各試料の疲労特性の解析
を行った。すなわちweibull分布を示す(2)式にしたがい
試料の曲げ回数 (fnt)Iζ対する切断した試料の害IJ合
)nln (100/ (100-F(x)) Iをプロットしたものが，
幽 53. b c dである。
凶5で各測定値はほて直線Kのる乙とが認められた。
ただし，ナイロン糸で加えられる歪(段大伸長率ε)が
小さい場合，直線は曲折して2本の直線が組合わされた
形を表した。乙、で初期の直線は傷など欠点による急激
な破境故障を示し，後のl直線が他のま式料iζ!鶏する直線と
同様に使い切りによる点の摩耗故障を示すものである。
乙の線合型分布6)の特徴として図4のヒストグラムに2
個のピークが現われている。
そ乙で，各試料の摩耗故障を示す線図より ，疲労特性
として分布の形(バラツキ)を表わすm，および寿命
(ηおよびμ)7)を求めた。バラツキ (m)は各直線の傾
き (X/Y)として得られる。特性疲労力命 (η)は筏
存率が原本の I/eとなる時，すなわち全試料の63~彰が
破域するまでの曲げ回数として求められる。同時に平均
寿命 (μ)も求める。特性寿命と平均寿命のf苅係は次式
のとおり表わされる。
fn/.J =的 +2nT(l+7J)
(2) 
20 
10 
む O
C 
ω 
2 
~ 10 
M 
』
0 
10 
。
岩崎他 :~ I張り曲げ応力を受ける縫糸の疲労
Cotton 
ι=17.9 % 
o 500 1000 2000 sec 
o 2000 4000 6000 syc1e 
Fai1ure time 
(a) 
~ I 
10 
む。
c qu 
包!10ts-n 
。
10 
。。 500 。 2000 
Ny10n 
ε・5.0% 
f. -5.3 't 
1000 1500 
4000 6000 
Fai1ure time 
(b) 
図4 縫糸切断時間 (屈曲回数)のヒス トグラム(綿糸、
ナイロン糸の例)
- 29ー
2000 sec 
8000 10000 
syc1e 
r(I+J.ー)はweibul確率紙のC尺から得られる。 糸の太さの彩伴lζついて，綿糸では訴手が2イ告になる
作1
乙のようにして求めたパラツキ (m)および疲労寿命 と寿命は約%に減少している。
(可およびμ)を表21:示す。 また，ナイロン糸は， 5極の試料のうちで最も細く ，
いずれの糸も，与えられる歪(最大伸長率 (ε))が しかも紋大の歪(伸長)を受けているにもか、わらず，
小であるほと，疲労寿命〔η，μ)は大になるが，その 寿命が段長であった。その耐疲労性の大きいことが認め
バラツキ (m)も憎加する。 られた。
表2 各種縫糸の特性寿命、平均寿命および分布のバラツキ
Maximum Shape Character. 
Sample eJongation parameter istic life Mean life 
(ε) % (m) (η) cycJe (u) cycJe 
5.9 1. 21 660 625 
Cotton非30 5.3 1. 42 1630 1500 
5.0 2. 07 3450 3090 
Cotton #60 5.0 0.98 480 455 
SiJk #50 
7.9 1. 42 580 527 
6.9 1. 70 1600 1420 
11. 0 1. 17 1100 1050 
PoJyesler 
10.0 1. 36 2140 1970 
#50 
9.0 L 60 2650 2350 
17.9 1. 42 1690 1530 
Nylon #60 16.7 L 91 3500 3100 
15.5 2. 22 5200 4580 
(3 ) 
学nli 被???
1n t 
8.0 
T ， 
???
???
???
???
????
1.0 
-1.0 
0.0 
9.0 
2‘ 
7.0 6.0 
99.0 
00.0 
6C.0 
40.0 ???
?
-〉‘
-2.0 
• ~ =5.9 % 
o e =5.3 
・~ =5.0 
D e =5.0 
Cotton 
骨 ~9
骨30
押10
持60
ー
20.0 
10.0 
-3.0 
4‘ 
5.0 
8000 4000 2000 
cycle 
1000 500 
2.0 
200 
t 
(a) 
ln t 
8.0 
T 
9.0 7.0 6.0 
???
』
??
?
??
」???????
1.0 
。。
99.0 
。
80.0 
0.0 
-1.0 
.ー. --ー .. --0-60.0 
かぞ
40.0 
X 
'" 20.0 
-2.0 silk 
-正 =7.9・z
o ~ =6.9 
'0 10.0 
‘ 
》‘-3.0 5.0 
2.0 
200 8000 4000 2000 
cycle 
1000 500 
t 
(b) 
綿糸と絹糸の疲労寿命
(4) 
図5-1 
岩崎他:1張り幽げ応力を受ける縫糸の疲労 - 31ー
1n t T ， 
????』
??
?
??
?
??
? 」 ?
1.0 
0.0 
-1.0 
2ー.0
9.0 
polyester 
.'e =11.0 r.
o E =10.0 
4‘E = 9.0 
8.0 7.0 6.0 
99.0 
60.0 
N 40.0 
{ 
x 
} 
(1. 20.0 
80.0 
->< 
10.0 
-3.0 
A 
5.0 
8000 4000 2000 
cyc1e 
2.0 
200 
t 
1000 500 
(C) 
?
?
》?
?
』
?
?
????
?
??
?
1.0 
0.0 
-1.0 
-2.0 
9.0 
1n t 
Nylon 
• E担 17.9r. 
o e "'16.7 
a邑=15.5
8.0 
T ， 
7.0 -1.0 
99.0 
80.0 
60.0 
N 40.0 
H 
(1. 20.0 
10.0 
>< 
-3.0 5.0 
2.0 
200 8000 4000 2000 
cyc1e t 
10QO 500 
(d) 
ポリエステノレ糸とナイロン糸の疲労寿命
( 5 ) 
図5-2
- 32ー 彼服学
まとめ
くり返し引張り曲げ複合応力を受ける縫糸の疲労IC関
する実験，検討を行なった。
応力を受けた場合の最大歪 (最大伸長率)を3段階』ζ
変化させ，各条件についてω本の試料糸の切断までの曲
げ団数をialj定した。乙れら疲労破嬢した試料のヒストグ
ラムは， wiebuII分布に適合する乙とが認められた。そ
ζで各試料の疲労lζ倒する特性値として， wiebuIIの篠
率論にもとづく特定疲労寿命 ( η ， 試料総数の63~杉が切
断する岨げ回数または時間)，平均寿命 (μ) ，および
分布のバラツキ (m)を求めた。
その結果，いずれも試料も，応力付加時の最大歪が減
少するにつれ，疲労寿命〈η，μ )， バラ ツキ (m)と
もに大になる乙とが確かめられた。 また，引張り曲げ複
合応力に対してナイロン縫糸の疲労抵抗が大で・ある乙と
を認めた。
文 献
1) WeibuII， W. : Fatigue Testing and Analysis 
of ResuIts， Pergamon守Press.P. 82-93， P.184 
-229 (1961) 
2 )日本材料学会疲労部門委員会(委員長川田雄一)
金属の疲労，丸善，P.加-87(1964) 
3) Frank， F.， Singleton， R. W. : Text. Res. 
J.，34， 1 (1964) 
4) Chauhan， R. S.， Shah， N. M.， Dweltz，N. 
E. : J.Text. Inst. 71， 18 (1980) 
5) Clark， 1. E.， Hearle， W. S.:J. Tex. Inst.， 
74， 168 (19回〉
6 )真壁儀:ワイ ブル確率紙の使い方，日本規格協会，
P. 57-58 (1969) 
7 )日科技連編:信頼性デ ターの解析 日科技連，
P. 38-44 (1970) 
Summary 
This paper describes an experiment on fatigue of sewing thread subjected to tensile and bending stres. 
Breaking time or cyc1e of samples exposed to complex stress is measured. 
A WeibuU distribution is applied to analysis of the experimental data on fatigue. The Weibul1 distribution has the 
form 
(t-'Y)m 
l-F，. =e t (x) 
where t istime to failure， F I~\ is the fraction of population failing in time les than t， t~ (orη) is the scale parameter， (x)."..-"__"w' _.1"'-1"'-'-"-" ._.， . ..-'wo ...-.. " '0
m is the shape parameter， and 'Y is the location papameter (the minimum expected lifetime). 
The evidence suggests that a Weibull distribution is appropriate to the experimental data on the fatigue of sewing 
thread. On each sample， chracteristic life (1) and dispertion (m) increase， as maximum elongation of the thread 
decreases. 
(6 ) 


The Fatigue of Sewing Thread by Tensile and Bending Stress

http://dlisv03.media.osaka-cu.ac.jp/infolib/user_contents/kiyo/111H0000001-33-3.pdf

The Fatigue of Sewing Thread by Tensile and Bending Stress

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